Tesi di Laurea di 1°livello

PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI IMPIANTI

DI ILLUMINAZIONE PUBBLICA:

analisi di possibili scenari di intervento

di

Rosalia Germana Borzellieri

Relatore: Prof.ssa Anna Pellegrino

POLITECNICO DI TORINO

I Facoltà di Architettura – Corso di Laurea in Disegno Industriale

La questione

energetica

aumento dei

consumi energetici uso di risorse

non rinnovabili

effetto serra

iper-fertilizzazione

buco nell’ozono

La soluzione Sviluppo sostenibile: soddisfare i bisogni del presente, senza

compromettere la capacità delle future generazioni di soddisfare i propri

bisogni.

Agire sull’illuminazione pubblica

- è il 25% delle spese energetiche di un ente locale - obblighi europei

- opinione pubblica - reale possibilità di miglioramento

- Sicurezza (livello pratico e percettivo)

Le esigenze

- Piacevolezza (livello percettivo)

- Contenimento dei consumi (livello energetico ed economico)

- Controllo dell’inquinamento luminoso

(luce intrusiva ed emissione di luce sopra l’orizzonte)

Utenze: automobilisti, pedoni, manutentori, Pubblica Amministrazione, ambiente

Uom

o a

l centro

del p

rogetto

- Sicurezza

- Comfort visivo - Risparmio economico

Luce bianca Luce gialla

comfort visivo

osservazione del cielo comfort visivo

sicurezza

sicurezza

cicli circadiani

osservazione del cielo

cicli circadiani

- Risparmio energetico

illuminazione stradale illuminazione urbana

- Sicurezza

- Comfort visivo

- Risparmio economico

- Risparmio energetico

- automobilisti

- pedoni - manutentori

cittadini abitanti di un

pianeta a rischio

-ambiente

- Pubblica Amministrazione

I requisiti

UNI 11248 – Illuminazione stradale – Selezione delle

categorie illuminotecniche

UNI EN 13201 – Illuminazione stradale

CEI 64-8 – Esecuzione degli impianti elettrici a tensione

nominale non superiore a 1000 V

UNI 10819 – Luce e illuminazione – Impianti di illuminazione

esterna – Requisiti per la limitazione della

dispersione verso l’alto del flusso luminoso

Leggi regionali e Protocollo d’Intesa

P.R.I.C.

massimizzare l’utilanza

e limitare il flusso disperso

verso l’alto

uso di vetri piani

riflettori ottimizzati

flora, fauna, salute dell’uomo

Controllo dell’inquinamento luminoso

osservazioni astronomiche danni culturali

Qual è la tipologia di lampada

che soddisfa al meglio le esigenze?

Parametri da considerare nella scelta delle lampade

Efficienza luminosa

Durata

Mantenimento del flusso luminoso

Indice di resa cromatica

Temperatura di colore qualità della luce

efficienza energetica ed

economica

Efficienza luminosa

Durata Mantenimento

del flusso luminoso

Resa cromatica

Temperatura di colore

130 lm/W 30 000 ore 70% 25 2000 K

95 lm/W 20 000 ore 60% 60 tra 3000 e

6000 K

100 lm/W 50 000 ore 70% fino a 95 tra 3000 e

8000 K

Lampade utilizzate nell’illuminazione pubblica

50 lm/W da 12 000 a 24 000 ore

55% 55-60 tra 3000 e

4000 K

Oggi sono ancora molto usate le lampade a vapori di mercurio.

Attenzione ai LED!

Il “fenomeno” LED

Il LED come componente elettronico

Il LED come semiconduttore

La direzionalità del fascio luminoso

Le dimensioni degli apparecchi

L’attuale migliore soluzione

Basso impatto ambientale

Robustezza

Piccole dimensioni

Possibilità di produrre luce colorata

senza filtri

Guasti rari

Potenza e flusso luminoso bassi

Parametri da considerare nella scelta dell’apparecchio

Indicatrice di emissione

Rendimento luminoso

Grado di protezione

Classe di protezione

Protezione termica

Efficienza globale

SLEEC

Classificazione energetica

Apparecchi utilizzati nell’illuminazione pubblica

Apparecchio a LED

Apparecchio SAP (vetro piano)

Apparecchio SAP (coppa prismatica)

Apparecchio a vapori di mercurio

Potenza sorgente 82 W 100 W 100 W 125 W

Efficienza sorgente (efficienza apparecchio per i LED)

71 lm/W 105 lm/W 105 lm/W 50 lm/W

Rendimento alimentatore

- 91% 91% 89%

Dlor (Dff per i LED)

100% 80% 71% 65%

Efficienza globale 71 lm/W 76 lm/W 68 lm/W 29 lm/W

Ipotesi di sostituzione di un impianto

a vapori di mercurio con uno a LED

La strada-tipo e la disposizione dei centri luminosi

h = 8 m

i = 15 m

s = 1 m

Corsia = 3,5 m

Marciapiede = 1 m

b = 6 m

Strada urbana di quartiere a 2 corsie

6 punti luce

Tipologia E

Categoria illuminotecnica ME3c

Apparecchio a vapori di mercurio

Verifica di conformità (Relux)

ELLISSE VP 125 HG classe II

Apparecchio a LED

ESTREMA 72 60 LED 530 mA

Vapori di mercurio

LED normativa

Luminanza media mantenuta 1,22 cd/m² 1,72 cd/m² min 1 cd/m²

Uniformità generale 0,53 0,7 min 0,4

Uniformità longitudinale 0,87 0,87 min 0,5

Indice TI per la limitazione dell’abbagliamento 5% 4% max 15%

Illuminazione delle fasce esterne alla carreggiata 0,55 0,58 min 0,5

Confronto in termini energetici

Confronto in termini economici

Flusso luminoso

Energia assorbita

Efficienza globale

SLEEC Classe

energetica

Vapori di mercurio

6300 lm 584 kWh/anno 31 lm/W 1,08 W/cd/m²·m² G

LED 6925 lm 420 kWh/anno 69 lm/W 0,55 W/cd/m²·m² D

Costo energetico

Costo manutentivo

Costo totale di esercizio

Acquisto di 6 apparecchi

Vapori di mercurio

420 €/anno 210 €/anno 630 €/anno 1650 €

LED 302 €/anno 60 €/anno 362 €/anno 6930 €

Tempo di ritorno dell’investimento: 26 anni

Risparmio per 6 punti luce: 268 €/anno

Parzializzare il flusso luminoso

con il TELECONTROLLO

Manutenzione meno dispendiosa

rispetto ai sistemi di controllo

tradizionali

Riparazione quasi immediata

del guasto

Monitoraggio continuo

Maggiore sicurezza

Costi elevati

Tempo di ritorno dell’investimento: 49 anni

Risultati in termini energetici

Risultati in termini economici

Costo energetico

Costo manutentivo

Costo totale di esercizio

Acquisto per 6 apparecchi

LED 302 €/anno 60 €/anno 362 €/anno 6930 €

LED + telecontrollo 277 €/anno 42 €/anno 319 €/anno 15250 €

Risparmio su 6 punti luce: 311 €/anno

Il telecontrollo riduce del 25% il flusso luminoso emesso, dalle 23.00 alle 8.00

Periodo annuo di funzionamento: 4200 ore

Periodo annuo di funzionamento a potenza piena (100 W): 2800 ore

Periodo annuo di funzionamento a potenza ridotta (75 W): 1400 ore

Energia assorbita: 385 kWh/anno VS 420 kWh/anno

Ipotesi più realistica

- sconto del 40% da parte dell’azienda fornitrice

- sostituzione di 300 punti luce, non solo di 6, quindi

maggiore ammortamento del costo del software

Costo energetico Costo

manutentivo Costo totale di esercizio

Acquisto di 300 apparecchi

Vapori di mercurio

21 016 €/anno 10 500 €/anno 31 516 €/anno 82 500 €

LED + telecontrollo

13 860 €/anno 2 100 €/anno 15 960 €/anno 241 300 €

Tempo di ritorno dell’investimento: 15 anni

Risparmio su 300 punti luce: 15 556 €/anno

Soluzioni per gli enormi costi

Ricorso a enti terzi

Società ESCO

Project financing

Autofinanziamento

Debito-finanziamento Certificati bianchi

Sconti da

parte delle aziende

Le spese sono affrontabili

e il risparmio energetico è assicurato

Grazie per l’attenzione

Noi non abbiamo ereditato la Terra dai nostri padri,

l’abbiamo presa in prestito ai nostri figli,

a cui la dovremo un giorno restituire.

Proverbio indiano